jpg压缩步骤

 由于JPEG的无损压缩方式并不比其他的压缩方法更优秀,因此我们着重来看它的有损压缩。以一幅24位彩色图像为例,JPEG的压缩步骤分为:

  1.颜色转换

  

  由于JPEG只支持YUV颜色模式的数据结构,而不支持RGB图像数据结构,所以在将彩色图像进行压缩之前,必须先对颜色模式进行数据转换。各个值的转换可以通过下面的转换公式计算得出:

  Y=0.299R+0.587G+0.114B

  U=-0.169R-0.3313G+0.5B

  V=0.5R-0.4187G-0.0813B

  其中,Y表示亮度,U和V表示颜色。

  转换完成之后还需要进行数据采样。一般采用的采样比例是4:1:1或4:2:2。由于在执行了此项工作之后,每两行数据只保留一行,因此,采样后图像数据量将压缩为原来的一半。

  2.DCT变换

  DCT(Discrete Consine Transform)是将图像信号在频率域上进行变换,分离出高频和低频信息的处理过程。然后再对图像的高频部分(即图像细节)进行压缩,以达到压缩图像数据的目的。

  首先将图像划分为多个8*8的矩阵。然后对每一个矩阵作DCT变换(变换公式此略)。变换后得到一个频率系数矩阵,其中的频率系数都是浮点数。

  3.量化

  

  由于在后面编码过程中使用的码本都是整数,因此需要对变换后的频率系数进行量化,将之转换为整数。

  由于进行数据量化后,矩阵中的数据都是近似值,和原始图像数据之间有了差异,这一差异是造成图像压缩后失真的主要原因。

  在这一过程中,质量因子的选取至为重要。值选得过大,可以大幅度提高压缩比,但是图像质量就比较差;反之,质量因子越小(最小为1),图像重建质量越好,但是压缩比越低。对此,ISO已经制定了一组供JPEG代码实现者使用的标准量化值。

  4.编码

  

  从前面过程我们可以看到,颜色转换完成到编码之前,图像并没有得到进一步的压缩,DCT变换和量化可以说是为编码阶段做准备。

  编码采用两种机制:一是0值的行程长度编码;二是熵编码(Entropy Coding)。

  在JPEG中,采用曲徊序列,即以矩阵对角线的法线方向作“之”字排列矩阵中的元素。这样做的优点是使得靠近矩阵左上角、值比较大的元素排列在行程的前面,而行程的后面所排列的矩阵元素基本上为0值。行程长度编码是非常简单和常用的编码方式,在此不再赘述。

  编码实际上是一种基于统计特性的编码方法。在JPEG中允许采用HUFFMAN编码或者算术编码。

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